一种电力推进器的噪声识别系统及方法技术方案

本公开揭示了一种电力推进器的噪声识别系统及方法，噪声识别系统包括模态测试模块、噪声测试模块以及测试主机，模态测试模块中的模态三轴加速度计的数量为多个，每个模态三轴加速度计用于对动态力锤敲击位置时产生的机械振动进行感应并生成感应信号；噪声测试模块中的水听器的数量为多枚，设置在测量水环境中，并用于对待测电力推进器开机后在测量水环境中运动时产生的自噪声信号进行采集；测试主机用于将每枚水听器采集到的自噪声信号转换到频域得到水听器频域信号，并基于多频点特征值搜索的时域分析，根据机械振动噪声的先验频率、螺旋桨噪声的先验频率构建特征值矩阵进行计算，以确定机械噪声的实际频率以及螺旋桨噪声的实际频率。声的实际频率。声的实际频率。

【技术实现步骤摘要】
一种电力推进器的噪声识别系统及方法


[0001]本公开属于水下航行器
，具体涉及一种电力推进器的噪声识别系统及方法。

技术介绍

[0002]自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)是一种可以根据预设任务，在水下自主航行的无人潜水器，具有活动范围广、体积小、自主航行、自主导航和自主探测的能力，被广泛应用于侦察、反潜等任务。因此，自主水下航行器的静音降噪设计指标是衡量AUV性能的重要指标。其中，AUV自噪声大部分来源于电力推进器工作时产生的自噪声，因此，开展电力推进器噪声技术的研究，对解决AUV噪声隐蔽设计的关键技术具有重要意义。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种电力推进器的噪声识别系统及方法，该方法能够有效地识别出电力推进器工作时产生自噪声。
[0004]为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
[0005]第一方面，本公开实施例一种电力推进器的噪声识别系统，其包括模态测试模块、噪声测试模块以及测试主机，其中：
[0006]所述模态测试模块包括：
[0007]悬挂支架，所述悬挂支架用于柔性悬挂待测电力推进器；
[0008]动态力锤，所述动态力锤用于敲击在所述待测电力推进器的外壳上设置的敲击位置，以使得所述待测电力推进器的外壳发生机械振动噪声；
[0009]模态三轴加速度计，所述模态三轴加速度计的数量为多个，设置在所述待测电力推进器的响应位置上，每个模态三轴加速度计用于对所述动态力锤敲击所述敲击位置时产生的机械振动进行感应并生成感应信号；
[0010]所述噪声测试模块，包括：
[0011]消声水池，用于容纳水以形成自由声场的测量水环境；
[0012]拖车，所述拖车上悬挂有升降支架，所述升降支架上悬挂有待测电力推进器以将所述待测电力推进器置于所述测量水环境中，且使所述待测电力推进器可在所述拖车的带动下在所述测量水环境中运动以模拟所述待测电力推进器在水下活动；
[0013]水听器，所述水听器的数量为多枚，设置在所述测量水环境中，并位于所述待测电力推进器的前方、后方、径向方向上，每枚水听器用于对所述待测电力推进器开机后在所述测量水环境中运动时产生的自噪声信号进行采集；
[0014]测试主机，用于执行如下操作：
[0015]根据多个模态三轴加速度计生成的感应信号转换到频域以确定所述机械振动噪声的先验频率，所述机械振动噪声的先验频率包括一阶先验频率和二阶先验频率中的至少
一种；
[0016]根据所述待测电力推进器的螺旋桨的叶片数以及运行转速，计算螺旋桨噪声的先验频率；
[0017]将每枚水听器采集到的自噪声信号转换到频域得到水听器频域信号，并基于多频点特征值搜索的时域分析，根据机械振动噪声的先验频率、螺旋桨噪声的先验频率构建特征值矩阵进行计算，以将所述水听器频域信号中与所述机械振动噪声的先验频率匹配的频率作为所述机械噪声的实际频率，以及将所述水听器频域信号中与螺旋桨噪声的先验频率匹配的频率作为所述螺旋桨噪声的实际频率。
[0018]可选地，在一实施例中，所述模态测试模块包括：弹性结构件，所述弹性结构件的一端固定在所述悬挂支架上，另外一端固定在所述待测电力推进器上，以将所述待测电力推进器柔性悬挂在所述悬挂支架上。
[0019]可选地，在一实施例中，所述动态力锤为PCB动态力锤，以通过敲击在所述敲击位置激振出具有所述外壳发生所述机械振动时的固有频率以使得计算出的所述机械振动的先验频率接近于所述机械振动的固有频率。
[0020]可选地，在一实施例中，所述敲击位置设置在所述远离所述电力推进器的主轴的方向上，以使得所述动态力锤敲击所述敲击位置时所述待测电力推进器的外壳发生有效的机械振动。
[0021]可选地，在一实施例中，互换所述敲击位置和所述响应位置，使得原响应位置作为新敲击位置，原敲击位置作为新响应位置，以使得所述动态力锤在所述新敲击位置敲击，所述模态三轴加速度计在所述新感应位置感应。
[0022]可选地，在一实施例中，设置在同一方向的多个水听器按照距离所述待测电力推进器的的由近及远等间距排布。
[0023]可选地，在一实施例中，设置在同一方向的相邻两个水听器之间的间距为2
‑
5倍的所述待测电力推进器的装置直径。
[0024]可选地，在一实施例中，所述测试主机还用于并行对多个模态三轴加速度计生成的感应信号采样、以及并行对多枚水听器采集到的自噪声信号进行采样。
[0025]可选地，在一实施例中，所述测试主机还用于根据所述采样的频率和采样点数量，针对所述机械振动噪声的先验频率、螺旋桨噪声的先验频率分别生成先验频率分辨率，以在所述水听器频域信号与所述机械振动噪声的先验频率、螺旋桨噪声的先验频率分别进行匹配时，同时参考所述先验频率分辨率。
[0026]第二方面，本公开提供一种电力推进器的噪声识别方法，其包括：
[0027]将待测电力推进器柔性悬挂在悬挂支架上；
[0028]使用动态力锤敲击在所述待测电力推进器的外壳上设置的敲击位置，以使得所述待测电力推进器的外壳发生机械振动噪声；
[0029]设置在所述待测电力推进器的响应位置上的多个模态三轴加速度计中，每个模态三轴加速度计对所述动态力锤敲击所述敲击位置时产生的机械振动进行感应并生成感应信号；
[0030]在消声水池容纳水以形成自由声场的测量水环境；
[0031]所述待测电力推进器悬挂在拖车上悬挂的升降支架上并置于所述测量水环境中，
且使所述待测电力推进器在所述拖车的带动下在所述测量水环境中运动以模拟所述待测电力推进器在水下活动；
[0032]设置在所述测量水环境中且位于所述待测电力推进器的前方、后方、径向方向上的多枚水听器中，每枚水听器对所述待测电力推进器开机后在所述测量水环境中运动时产生的自噪声信号进行采集；
[0033]测试主机执行如下步骤：
[0034]根据多个模态三轴加速度计生成的感应信号转换到频域以确定所述机械振动噪声的先验频率，所述机械振动噪声的先验频率包括一阶先验频率和二阶先验频率中的至少一种；
[0035]根据所述待测电力推进器的螺旋桨的叶片数以及运行转速，计算螺旋桨噪声的先验频率；
[0036]将每枚水听器采集到的自噪声信号转换到频域得到水听器频域信号，并基于多频点特征值搜索的时域分析，根据机械振动噪声的先验频率、螺旋桨噪声的先验频率构建特征值矩阵进行计算，以将所述水听器频域信号中与所述机械振动噪声的先验频率匹配的频率作为所述机械噪声的实际频率，以及将所述水听器频域信号中与螺旋桨噪声的先验频率匹配的频率作为所述螺旋桨噪声的实际频率。
[0037]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
[0038]由于电力推进器的噪声识别系统整体上包括模态测试模块、噪声测试模块以及测试主机，其中：所述模态测试模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力推进器的噪声识别系统，其特征在于所述系统括模态测试模块、噪声测试模块以及测试主机，其中：所述模态测试模块包括：悬挂支架，所述悬挂支架用于柔性悬挂待测电力推进器；动态力锤，所述动态力锤用于敲击在所述待测电力推进器的外壳上设置的敲击位置，以使得所述待测电力推进器的外壳发生机械振动噪声；模态三轴加速度计，所述模态三轴加速度计的数量为多个，设置在所述待测电力推进器的响应位置上，每个模态三轴加速度计用于对所述动态力锤敲击所述敲击位置时产生的机械振动进行感应并生成感应信号；所述噪声测试模块，包括：消声水池，用于容纳水以形成自由声场的测量水环境；拖车，所述拖车上悬挂有升降支架，所述升降支架上悬挂有待测电力推进器以将所述待测电力推进器置于所述测量水环境中，且使所述待测电力推进器可在所述拖车的带动下在所述测量水环境中运动以模拟所述待测电力推进器在水下活动；水听器，所述水听器的数量为多枚，设置在所述测量水环境中，并位于所述待测电力推进器的前方、后方、径向方向上，每枚水听器用于对所述待测电力推进器开机后在所述测量水环境中运动时产生的自噪声信号进行采集；测试主机，用于执行如下操作：根据多个模态三轴加速度计生成的感应信号转换到频域以确定所述机械振动噪声的先验频率，所述机械振动噪声的先验频率包括一阶先验频率和二阶先验频率中的至少一种；根据所述待测电力推进器的螺旋桨的叶片数以及运行转速，计算螺旋桨噪声的先验频率；将每枚水听器采集到的自噪声信号转换到频域得到水听器频域信号，并基于多频点特征值搜索的时域分析，根据所述机械振动噪声的先验频率、螺旋桨噪声的先验频率构建特征值矩阵进行计算，以将所述水听器频域信号中与所述机械振动噪声的先验频率匹配的频率作为所述机械噪声的实际频率，以及将所述水听器频域信号中与螺旋桨噪声的先验频率匹配的频率作为所述螺旋桨噪声的实际频率。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模态测试模块包括：弹性结构件，所述弹性结构件的一端固定在所述悬挂支架上，另外一端固定在所述待测电力推进器上，以将所述待测电力推进器柔性悬挂在所述悬挂支架上。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动态力锤为PCB动态力锤，以通过敲击在所述敲击位置激振出具有所述外壳发生所述机械振动时的固有频率以使得计算出的所述机械振动的先验频率接近于所述机械振动的固有频率。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述敲击位置设置在所述远离所述电力推进器的主轴的方向上，以使得所述动态力锤敲击所述敲击位置时所述待测电力推进器的外壳发生有效的机械振动。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，互换所述敲击位置和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓燕，刘铎，刘科满，李周利，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：